0

THAM SỐ TỚI HẠN TRONG CÁC PEROVSKITE La0.7Sr0.3Mn1-xMxO3 (x=0, 0.05; M=Al, Ti)

8 2 0
  • THAM SỐ TỚI HẠN TRONG CÁC PEROVSKITE  La0.7Sr0.3Mn1-xMxO3 (x=0, 0.05; M=Al, Ti)

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 14/01/2021, 14:07

Để có thể xác định chính xác hơn về mức độ song song, hệ số góc của các đường này tại các nhiệt độ đo tương ứng được xác định và so sánh với hệ số góc của đường Arot tại nhiệt độ gần n[r] (1)THAM SỐ TỚI HẠN TRONG CÁC PEROVSKITE La0.7Sr0.3Mn1-xMxO3 (x=0, 0.05; M=Al, Ti) Lê Viết Báu1*,Trịnh Thị Huyền1,Trịnh Thị Chung1,2, Trần Thị Duyên1,3, Nguyễn Văn Đăng4 1Trường Đại học Hồng Đức, 2Trường Trung học phổ thơng Hoằng Hóa 2, 3Trường Trung học phổ thông Sầm Sơn, 4Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Các hợp chất La0.7Sr0.3Mn1-xMxO3 (x = 0, 0.05; M = Al, Ti) chế tạo phương pháp phản ứng pha rắn Các kết đo từ thực làm khớp kỹ thuật khác giá trị tham số cận chuyển pha Các kết cho thấy việc thay Mn 5% Al/Ti làm nhiệt độ chuyển pha từ giảm mạnh xuống 334 K; 310.6 K Các tham số cận chuyển pha cho thấy mơ hình tương tác từ bên vật liệu có thay đổi có thay Cụ thể, cách sử dụng phương pháp Arrott bổ (MAP), với x = 0, giá trị tới hạn xác định gần với mơ hình 3D Ising Tuy nhiên với 5%Al thay Mn giá trị dịch mô hình Mean-field Trong với 5%Ti thay Mn giá trị phù hợp với mơ hình tricritical mean - field Điều chứng tỏ tương tác khoảng dài chủ yếu hình thành mẫu La0.7Sr0.3Mn0.95Al0.05O3 Các giá trị tham số tới hạn thu phương pháp Kouvel-Fisher cho thấy khơng có khác biệt nhiều so với phương pháp MAP Ngoài ra, số mũ tới hạn thu phù hợp tốt với lí thuyết Scalling Từ khóa: tham số tới hạn; hiệu ứng từ nhiệt; chuyển pha từ; perovskite; manganite Ngày nhận bài: 25/7/2019; Ngày hoàn thiện: 04/5/2020; Ngày đăng: 11/5/2020 CRITICAL PARAMETERS IN PERROVSKITE La0.7Sr0.3Mn1-xMxO3 (x=0, 0.05; M=Al, Ti) Le Viet Bau1, Trinh Thi Huyen1, Trinh Thi Chung1,2, Tran Thi Duyen1,3, Nguyen Van Dang4 1Hong Duc University, 2High School of Hoang Hoa 2, 3High School of Sam Son, 4TNU - University of Science ABSTRACT The perrovskite La0.7Sr0.3Mn1-xMxO3 (x = 0; 0.05; M = Al, Ti) was fabricated by conventional solid state physic The critical parameters have been derived by several techniques ussing experimental magnetic data The results show that substitution Al and Ti for Mn in La0.7Sr0.3MnO3 reduces temperature of ferro-parramangetic phase transition to 334 K; 310.6 K, respectively The critical parameters imply that magnetic interaction in materials also changes from 3D Ising to 3D Heisenberg and tricritical mean field models with 5% Mn substituted by Al and Ti respectively Specifically, using the modified Arrott plots (MAP) method, with x = 0, the critical values are defined as β = 0.3217;  = 1.126, these values are close to 3D Ising model However, with 5% Al replacing Mn we have obtained β = 0.4896;  = 1.0743, these values are close to the Mean-field model Whereas with 5% Ti replaced Mn, β = 0.3224;  = 1.1291, these values is more suitable for tricritical mean - field model This proves that the long-distance interaction is mainly formed in the sample La0.7Sr0.3Mn0.95Al0.05O3 The values of the critical parameters obtained by the Kouvel-Fisher method show that there is not much difference from the MAP method In addition, we have shown that the critical exponents are in good agreement with the Scalling theory Keywords: critical parameters; magnetocaloric; magnetic phase transitition; perovskite; manganite Received: 25/7/2019; Revised: 04/5/2020; Published: 11/5/2020 (2)http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 102 1 Mở đầu Các vật liệu từ tính perovskite nói chung manganite nói riêng quan tâm nghiên cứu nhiều thập kỷ qua khả ứng dụng hiệu ứng từ trở, hiệu ứng từ nhiệt, hiệu ứng nhiệt điện, [1]-[6] Các hiệu ứng xảy mạnh lân cận nhiệt độ chuyển pha Để nghiên cứu chất vi mô tương tác từ vật liệu đặc biệt nhiệt độ xảy hiệu ứng trên, số mơ hình lý thuyết đưa mơ hình Mean-field; mơ hình 3D Heisenberg; mơ hình 3D Ising mơ hình Tricritical mean-field với tham số tới hạn khác mơ hình tương tác Các nhà nghiên cứu thực nghiệm sau tính tốn tham số dựa kết đo đường cong từ hóa ban đầu tính tốn để có tham số mũ tới hạn Từ xác định tương tác vi mô vật liệu lân cận chuyển pha dựa vào mơ hình lý thuyết Nhiều nghiên cứu tham số tới hạn quan tâm vật liệu manganite [7]-[12] Tuy nhiên, kết nghiên cứu đưa chưa thống khác tham số mũ tới hạn vật liệu chế tạo, cho dù chúng loại vật liệu cơng nghệ chế tạo Chính vậy, việc tiếp tục nghiên cứu tham số mũ tới hạn nhằm tìm hiểu chất tương tác vật liệu việc làm có ý nghĩa nhằm nâng cao hiệu ứng perovskite, ứng dụng vật liệu điện tử Trong số vật liệu manganie quan tâm, vật liệu La0.7Sr0.3MnO3 quan tâm khá nhiều từ tính mạnh nhiệt độ chuyển pha cao nhiêt độ phòng (~370K) Trong nghiên cứu này, xác định kiểu tương tác hệ vật liệu La0.7Sr0.3MnO3 vị trí Mn bị thay 5% bởi Al Ti chúng có hóa trị 3+ 4+ với hy vọng thay vào vị trí Mn3+ Mn4+ trong cấu trúc Vả lại, nguyên tố phi từ tính nên hy vọng có kết thú vị 2 Thực nghiệm Hệ mẫu nghiên cứu chế tạo phương pháp phản ứng pha rắn Các hợp chất ban đầu La2O3; SrCO3; MnO2; Al2O3 TiO2 được cân theo hợp thức, nghiền trộn nung sơ khơng khí nhiệt độ 11000C 24 Hợp chất thu tiếp tục nghiền trộn nung thiêu kết khơng khí nhiệt độ 14000Ctrong 48 để thu mẫu nghiên cứu Cấu trúc mẫu kiểm tra phương pháp nhiễu xạ tia X Phịng thí nghiệm Vật liệu điện tử, khoa Kỹ thuật Công nghệ, trường Đại học Hồng Đức Kết cho thấy hệ mẫu đơn pha cấu trúc, có chất lượng tốt phục vụ cho nghiên cứu trước Các số liệu từ độ tiến hành đo hệ đo PPMS-6000 khoa Vật lý trường Đại học Quốc gia Chungbuk, Hàn Quốc Các thiết bị đo đạc thiết bị thương mại có độ tin cậy cao 3 Kết thảo luận Hình trình bày phụ thuộc từ độ vào nhiệt độ mẫu La0.7Sr0.3Mn1-xAlxO3 theo chế độ làm lạnh có từ trường 0H=10G. 0 10 100 150 200 250 300 350 400 0.00 0.05(Al) 0.05(Ti) M (e m u/ g) T(K) La 0.7Sr0.3Mn1-xAlO3  H=20G a) -4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 220 240 260 280 300 320 340 360 380 0 0.05(Al) 0.05(Ti) 0 T(K) dM /d T (e m u/ K ) 364.8 K 310.6 K La 0.7Sr0.3Mn1-xAlxO3 334K b) (3)Như thấy hình (a), mẫu thể chuyển pha sắt từ - thuận từ Từ độ nhiệt độ chuyển pha mẫu có thay cho Mn giảm Tuy nhiên, với nồng độ thay cho Mn, việc thay Ti làm cho nhiệt độ chuyển pha mạnh thay Al Mặc dù chuyển pha FM-PM thể sắc nét khó để xác định nhiệt độ chuyển pha mẫu dựa đồ thị biểu diễn phụ thuộc nhiệt độ từ độ mẫu thay đổi từ độ diễn từ từ khơng có điểm nhảy vọt Trên quan điểm nhiệt độ chuyển pha từ nhiệt độ thay đổi từ độ từ pha sắt từ sang thuận từ mạnh nhất, xây dựng đường dM/dT phụ thuộc vào T để xác định TC xác hơn Theo đó, TC mẫu cực tiểu đường phụ thuộc nhiệt độ T(K) của dM/dT hình (b) Mẫu x =0 thể chuyển pha sắt từ - thuận từ sắc nét nhiệt độ TC ~ 364.8 K Nhiệt độ chuyển pha phù hợp với kết nghiên cứu trước [13], [14] Khi thay Mn 5% Al Ti, nhiệt độ chuyển pha thu 334 K 310.6 K Ngoài ra, từ độ vùng FM giảm so với mẫu x = Theo nghiên cứu [15], mẫu vật liệu nghiên cứu tương tác từ mạnh Khi thay tỷ lệ ion Mn3+/Mn4+ 7/3 Việc thay nguyên tố khác cho Mn làm thay đổi tỉ lệ Mặt khác, Al3+ Ti4+ ion phi từ thay vào Mn3+ nên làm giảm tương tác FM Mn3+ Mn4+ Việc làm mạng từ bị pha lỗng, đó làm giảm tính sắt từ mẫu Các kết tương tự quan sát hệ mẫu manganite thay nguyên tố khác cho Mn Tuy nhiên suy giảm TC mạnh các nguyên tố hóa trị [9], [13], [15] Với nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ vậy, đường từ hóa ban đầu đẳng nhiệt đo nhiệt độ lân cận nhiệt độ chuyển pha nói Kết đo trình bày hình Từ hình vẽ thấy nhiệt độ thấp T< TC, từ độ tăng nhanh thay đổi từ trường Tại lân cận nhiệt độ TC, gia tăng giảm đi Khi nhiệt độ cao, từ độ chưa bão hoà từ trường cao mà biến đổi tương đối tuyến tính theo từ trường Điều quan sát nhiều mẫu manganite [13], [15] Theo đó, mẫu sắt từ tuý, H tăng đến giá trị đó, từ độ đạt giá trị bão hồ Trong trường hợp mẫu chúng tơi, phần phát triển tuyến tính vùng từ trường cao tượng tách pha gây nên Theo có bên vật liệu khơng phải có sắt từ mà cịn có thành phần khác khơng phải sắt từ chẳng hạn phản sắt từ (AFM) thuận từ (PM) Khi từ trường tăng moment từ pha sắt từ tăng nhanh tới đến giá trị bão hòa Còn pha AFM (hoặc PM) moment từ lại tăng gần tuyến tính theo tăng từ trường bên ngồi Vì moment từ có tính cộng nên moment từ hệ tổng hợp hai pha kể Vấn đề nghiên cứu nghiên cứu trước cho tượng tách pha [13], [15] 0 10 20 30 40 50 60 0 104 104 1044 104 1046 104 104 378 (emu/g) 374 (emu/g) 370 (emu/g) 366 (emu/g) 362 (emu/g) 358 (emu/g) 354 (emu/g) 350 (emu/g) 346 (emu/g) 342 (emu/g) 340 (emu/g) 376 (emu/g) 372 (emu/g) 368 (emu/g) 364 (emu/g) 360 (emu/g) 356 (emu/g) 352 (emu/g) 348 (emu/g) 344 (emu/g) M (e m u/ g) H (G) La 0.7Sr0.3MnO3 a) 340 K 378 K 0 10 20 30 40 50 0 104 2 104 3 104 4 104 5 104 6 104 7 104 C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C 280 K 370 K La0.7Sr0.3Mn0.95Al0.05O3 b) M (e m u/ g) H(G) C C C C C C C C C C C 0 10 20 30 40 50 60 0 104 2 104 3 104 4 104 5 104 6 104 7 104 284 (emu/g) 286 (emu/g) 288 (emu/g) 290 (emu/g) 292 (emu/g) 294 (emu/g) 296 (emu/g) 298 (emu/g) 300 (emu/g) 302 (emu/g) 304 (emu/g) 306 (emu/g) 308 (emu/g) 310 (emu/g) 312 (emu/g) 314 (emu/g) 316 (emu/g) 318 (emu/g) 320 (emu/g) 322 (emu/g) La0.7Sr0.3Mn0.95Ti0.05O3 284K 322K c) M (e m u/ g) H (G) (4)http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 104 Từ đường biểu diễn M(H), mơ hình 3D Heisenberg (HS); Mơ hình 3D Ising- (IS); mơ hình Tricritical mean- field (TMF); mơ hình trường trung bình (Mean-field - MF) áp dụng để xem xét mơ hình tương tác từ mẫu Trước hết, mơ hình áp dụng cho tất mẫu Để làm điều đó, trước hết đường M1/ vs (H/M)1/ xây dựng Hình ví dụ việc xây dựng đường Arot Arot bổ 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 500 1000 1500 340 342 344 346 348 350 352 354 356 358 360 362 364 366 368 370 372 374 376 378 La 0.7Sr0.3MnO3 340 K 378 K a) M 1/  (e m u /g ) 1/  ( H/M) 1/ (G.g/emu)1/ =0.5 =1 0 104 105 1,5 105 105 2,5 105 0 50 100 150 200 250 300 350 400 340 342 344 346 348 350 352 354 356 358 360 362 364 366 368 370 372 374 376 378 =0.325 =1.24 340 K 378 K b) La 0.7Sr0.3MnO3 M 1/  (e m u /g ) 1/  ( H/M) 1/ (G.g/emu)1/ 0 104 104 104 104 104 104 104 0 50 100 150 200 250 340 342 344 346 348 350 352 354 356 358 360 362 364 366 368 370 372 374 376 378 M 1/  (e m u /g ) 1/  =0.365 =1.336 340 K 378 K c) ( H/M) 1/ (G.g/emu)1/ La 0.7Sr0.3MnO3 0 2 106 4 106 6 106 8 106 1 107 0 400 800 1200 1600 340 342 344 346 348 350 352 354 356 358 360 362 364 366 368 370 372 374 376 378 =0.25=1.0 340 K 378 K d) La 0.7Sr0.3MnO3 M 1/  (e m u /g ) 1/  (H/M)1/(G.g/emu)1/ Hình Các đường Arrot Arrot bổ mẫu La0.7Sr0.3MnO3 theo mơ hình trường trung bình (a); 3D Ising (b); 3D Heissenberg (c) Tricritical Mean-Field (c). Nếu tương tác từ bên mẫu tuân theo mơ hình lý thuyết đó, đường Arrott lân cận TC phải chuỗi đường thẳng song song đường tương ứng TC phải qua gốc toạ độ Tuy nhiên, thấy hình 3, có hình 3.b 3.c đường Arrot song song vùng từ trường cao Để xác định xác mức độ song song, hệ số góc đường nhiệt độ đo tương ứng xác định so sánh với hệ số góc đường Arot nhiệt độ gần nhiệt độ chuyển pha (RS) Nếu mơ hình cho mẫu đường Arrott bổ phải chuỗi đường song song RS phải có giá trị Kết trình bày cho tất mẫu hình 0,8 1,2 1,4 1,6 340 345 350 355 360 365 370 375 380 MF HS 3D IS TMF La 0.7Sr0.3MnO3 a) T(K) RS 0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,4 1,6 310 320 330 340 350 360 370 HS IS MF TMF b) La 0.7Sr0.3Mn0.95Al0.05O3 T(K) RS 0,8 1,2 1,4 1,6 290 300 310 320 MF HS IS TMF T(K) RS La0.7Sr0.3Mn0.95Ti0.05O3 c) (5)http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 105 Nhìn vào kết hình ta thấy khơng có mơ hình áp dụng cho mẫu Tuy nhiên, thấy mơ hình 3D Ising, trường trung bình mơ hình tricritical mean-field gần cho mẫu x=0, xAl=0.05; xTi=0.05 Để xác định xác giá trị tham số cận chuyển pha, cở mơ hình gần nhất, giá trị từ độ tự phát độ cảm từ ban đầu xác định việc ngoại suy đường vùng từ trường cao hai trục tọa độ Đối với trình chuyển pha từ bậc hai, vùng lân cận TC, độ từ hóa tự phát MS độ tự cảm  xác định từ phương trình: 0 ( ) S M T =M   ,  0 , TTC (1) 1 0 ( )T (h0 /M0)  − =  ,  0, TTC (2) 1/ M =DH  ,  =0 , T =TC (3) Trong  = (T – TC) / TC Các số mũ tới hạn nhiệt độ chuyển pha suy từ đường Arrott bổ phương trình Arrott-Noakes: 1 H a bM M      = +     (4) Với a b số Để có thơng số xác hơn, chúng tơi sử dụng phương pháp Arrott bổ (MAP), cụ thể là, áp dụng phương trình (1-3) Phép ngoại suy tuyến tính đường cong vùng từ trường cao hình cho mẫu thực để xác định giá trị từ hóa tự phát MS nghịch đảo độ cảm từ ban đầu − mẫu Kết trình bày hình Nhiệt độ giá trị số mũ tới hạn suy từ việc làm khớp đường cong MS (T) 1 ( )T − theo công thức (1) (2) trình bày hình 5 Với x = 0, giá trị tới hạn xác định β = 0.3217;  = 1,126; TC = 362.645 K, giá trị gần với mơ hình 3D Ising (β = 0.325; = 1.24) Với xAl = 0.05; β = 0.4896;  = 1.0743; TC = 335.375 K Các giá trị gần với mô hình Mean-field (MF) (β = 0.5;  = 1.0) Với xTi = 0.05; β = 0.3224;  = 1.1291; TC = 303.035 K, giá trị phù hợp với mơ hình tricritical mean - field Ngồi ra, tham số tới hạn β, TC có thể tn theo cơng thức [8]: S C S M T T dM dT  − = (5) 1 C T T d dT    − − − = (6) Hai phương trình cho phép ta xác định tham số mũ tới hạn xác gọi phương pháp Kouvel-Fisher Hình trình bày độ từ hóa tự phát MS (trái) nghịch đảo của độ cảm từ ban đầu (phải) mẫu theo phương pháp Kouvel-Fisher Các giá trị của số mũ quan trọng TC mẫu cũng hiển thị hình Các giá trị tham số tới hạn thu liệu thử nghiệm phù hợp với MAP phương pháp Kouvel-Fisher tương tự 10 15 20 25 30 35 40 45 50 100 200 300 400 500 600 700 800 340 350 360 370 380 MS T(K) =0.3217 TC=362.51 K=1.126 TC=362.78 K M S (e m u/g) − (O e g e m u -1 ) La0.7Sr0.3MnO3 y = m1*((m0/m2)-1)^m3 Error Value 591.73 25785 m1 0.050359 362.78 m2 0.0080766 1.1259 m3 NA 7.6874 Chisq NA 0.99999 R y = m1*(1-(m0/m2))^m3 Error Value 0.23328 114.44 m1 0.0067164 362.51 m2 0.00065718 0.32167 m3 NA 0.0091143 Chisq a) 10 15 20 25 30 35 40 500 1000 1500 2000 2500 300 310 320 330 340 350 360 370 380 F cap-1 y = m1*((m2-m0)/m2)^m3 Error Value 3,8012 136,18 m1 0,12577 335,22 m2 0,0104 0,48964 m3 NA 0,24654 Chisq NA 0,99984 R = T C=335.22 K = T C=335.51 K La0.7Sr0.3Mn0.95Al0.05O3 y = m1*((m0-m2)/m2)^m3 Error Value 405,5 23210 m1 0,099334 335,51 m2 0,0083332 1,0743 m3 NA 234,14 Chisq NA 0,99998 R T(K) M S (e m u/ g) − (O e g e mu -1 ) b) 15 20 25 30 35 40 45 50 100 200 300 400 500 600 700 800 280 290 300 310 320 M Capa^-1 =0.3224 T C=302.77 K =1.1291 TC=303.3 K La 0.7Sr0.3Mn0.95Ti0.05O3 y = m1*((m0/m2)-1)^m3 Error Value 212.32 17976 m1 0.036118 303.03 m2 0.0047868 1.1291 m3 NA 6.1192 Chisq NA 0.99999 R y = m1*(1-(m0/m2))^m3 Error Value 0.6832 113.09 m1 0.022683 302.77 m2 0.0020204 0.32237 m3 NA 0.038192 Chisq NA 0.99998 R c) T(K) M S (e m u/ g) − (Oe g e mu -1 ) Hình Sự phụ thuộc nhiệt độ độ từ hóa tự phát MS (trái) nghịch đảo độ cảm từ -1 (phải) cho mẫu x = (a); xAl = 0.05 (b); xTi = 0.05 (c) Các tham số trật tự xác định theo phương pháp MAP (6)http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 106 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 12 330 340 350 360 370 380 Ms/dMs/dT MS (T )( d MS(T) /d T ) -1  − (T ).( d − (T )/d T )-1 T(K) =0.3165 T C=361.64 K =1.1121 T C=362.94 K La 0.7Sr0.3MnO3 y = (m0-m1)/m2 Error Value 0.085596 362.94 m1 0.011742 1.1121 m2 NA 0.050414 Chisq NA 0.99972 R y = (m0-m1)/m2 Error Value 0.053491 361.64 m1 0.0012785 0.31651 m2 NA 0.64437 Chisq NA 0.99993 R a) -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 15 20 25 30 300 310 320 330 340 350 360 370 M s/ (d M /d T ) y = (m0-m1)/m2 Error Value 0,85802 333,29 m1 0,027815 0,44865 m2 NA 38,479 Chisq NA 0,99054 R y = (m0-m1)/m2 Error Value 0,10573 335,45 m1 0,0068144 1,094 m2 NA 0,25745 Chisq NA 0,99984 R =0.44865 T C=333.29 K =1.094 T C=335.45 K La 0.7Sr0.3Mn0.95Al0.05O3 b) MS (T )*[ dM S (T )/ d T ] -1   − (T )*[ d− (T )/dT ]-1 T(K) -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 12 14 16 280 285 290 295 300 305 310 315 320 Ms/dMs/dT y = (m0-m1)/m2 Error Value 0.063836 303.19 m1 0.0070066 1.1203 m2 NA 0.052299 Chisq NA 0.99986 R y = (m0-m1)/m2 Error Value 0.19715 301.6 m1 0.0054789 0.30275 m2 NA 5.9965 Chisq NA 0.99886 R =0.3027 T C=301.6 K =1.203 T C=303.19 K La 0.7Sr0.3Mn0.95Ti0.05O3 c) MS (T )*[ d M S (T )/ dT ] -1   − (T )*[ d − (T )/dT ]-1 T(K) Hình Các đường Kouvel-Fisher cho từ hóa tự phát MS(trái) nghịch đảo độ cảm từ ban đầu 0−1 (phải) hợp chất x = (a); xAl = 0.05 (b), xTi = 0.05 (c) Theo phương pháp Kouvel-Fisher, với x = 0, giá trị tới hạn xác định là: β = 0.3165 , = 1.1121; TC = 362.29 K Với xAl = 0.05: β = 0.44865; = 1.094; TC = 333.89 Với xTi = 0.05: β = 0.3027;  = 1.203; TC = 302.395K So sánh với kết thu từ phương pháp MAP (hình 5) thấy khơng có khác biệt nhiều Để xác định giá trị độ từ hóa tự phát TC  từ kết thực nghiệm theo công thức (3), đường biểu diễn từ độ đẳng nhiệt nhiệt độ gần với nhiệt độ chuyển pha mẫu được xây dựng Các nhiệt độ chọn T = 362.334 302K cho mẫu x = và xAl = 0.05 xTi = 0.05 hình 15 25 35 45 0 104 4 104 6 104 362 (emu/g) M (e m u /g ) H (G) La 0.7Sr0.3MnO3 a) 3 3,5 7 10 11 y = 1,5395 + 0,21028x R= 0,99974 ln M ln(H) T=362K =4.7556 10 20 30 40 50 0 104 104 104 104 104 104 La0.7Sr0.3Mn0.95Al0.05O3 b) M (e m u/ g) H(G) 1,5 2 2,5 3 3,5 4 5 6 7 8 9 10 11 12 y = ,07 5351 + 0,3318 1x R= 0,9992 ln H ln M T = 334 K  =  1,5 2,5 3,5 5 10 11 y = 0,075351 + 0,33181x R= 0,99925 L n M Ln(H) =3.0138 10 20 30 40 50 0 104 104 104 302 (emu/g) M (e mu/ g) H (G) c) La 0.7Sr0.3Mn0.95Ti0.05O3 3 3,2 3,4 3,6 3,8 6 10 11 12 lnM y = 1,6604 + 0,2048x R= 0,99988 ln M lnH T=302 K=4.883 3,5 6 10 11 lnM y = 1,6604 + 0,2048x R= 0,99988 ln M ln( H) T=302 K =4.883 Hình Đường đẳng nhiệt M H lnM theo lnH (hình bé) T=362, 334 302K mẫu x=0 (a); xAl=0.05 (b) xTi=0.05 (c). Như thấy hình 7, kết làm khớp cho giá trị tham số mũ  = 4.7556; 3.0138 và 4.883 cho mẫu x=0; xAl=0.05 xTi=0.05 Theo mơ hình lý thuyết trường trung bình, 3D Ising tricritical mean field 3; 4.82 Kết hợp với kết làm khớp theo phương pháp Kouvel-Fisher hình 6, nhận thấy rằng, mẫu x=0; xAl=0.05 xTi=0.05 gần với mơ hình 3D Ising, trường trung bình tricritical mean field Để kiểm tra tính xác thơng số tới hạn, chúng tơi áp dụng lí thuyết Scalling Các từ độ liên quan đến từ trường ứng dụng theo phương trình [7] 0 ( , ) ( / ) MH  = f H  + (7) trong f+ f- hàm tùy vào phạm vi nhiệt độ tương ứng TC 0 50 100 150 200 250 340 342 344 346 348 350 352 354 356 358 360 362 364 366 368 370 372 374 376 378 107 2 107 3 107 4 107 5 107 La0.7Sr0.3MnO3 T<TC T>T C TC=362.29 =0.3165 =1.1121 a) 10 100 104 105 106 107 108 340 342 344 346 348 350 352 354 356 358 360 362 364 366 368 370 372 374 376 378 T<TC T>TC La0.7Sr0.3MnO3 M /*[ (T -T c )/ Tc )] - (H)*[(T-T c)/Tc] -(+) 50 100 150 200 250 300 350 0 107 2 107 3 107 4 107 5 107 354 352 350 348 346 344 342 340 338 330 328 326 324 322 320 318 316 314 312 310 T>T C T<T C T C=333.89 = = M /*[ (T -T c )/ Tc )] - La 0.7Sr0.3Mn0.95Al0.05O3 1 10 100 104 105 106 107 354 352 350 348 346 344 342 340 338 330 328 326 324 322 320 318 316 314 312 310 T>TC T<TC b) (H)*[(T-Tc)/Tc]-(+) 0 50 100 150 200 250 0 107 4 107 6 107 8 107 1 108 322 320 318 316 314 312 310 308 306 304 302 300 298 296 294 292 290 288 286 284 La 0.7Sr0.3Mn0.95Ti0.05O3 T<T C T>T C T C=302.4=0.3027=1.1203 c) M /*[ (T -T c )/T c )] - (H)*[(T-Tc)/Tc]-(+) 1 10 100 104 105 106 107 108 32 32 31 31 31 31 31 30 30 30 30 30 29 29 29 29 29 28 28 28 T<TC T>T C (7)Sử dụng giá trị số mũ tới hạn theo phương pháp Kouvel-Fisher, đường cong mẫu thực hiển thị hình cho mẫu x=0 (a); xAl=0.05 (b) xTi=0.05 (c) Rõ ràng đường từ hóa đẳng nhiệt vùng lân cận của TC rơi vào hai nhánh, nhánh T< TC một nhánh T >TC Điều chứng tỏ số mũ tới hạn thu phù hợp tốt với lí thuyết Scalling Từ kết trên, thấy thay Al Ti cho Mn làm cho nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ suy giảm mạnh thay Ti làm giảm mạnh so với Al Sự suy giảm giải thích nguyên tố thay vào vị trí Mn làm giảm trực tiếp tương tác sắt từ Mn3+-O-Mn4+ Ti4+ thay cho Mn4+ làm lệch mạnh tỉ phần Mn3+/Mn4+ khỏi tỉ lệ tối ưu 7/3 Sự phụ thuộc hóa trị ion thay cho Mn tổng kết [15] Các giá trị số mũ tới hạn mẫu thu từ đường cong từ hóa đẳng nhiệt mẫu x = và xTi=0.05 gần với liệu mơ hình 3D Ising Như vậy, thay 5% Ti cho Mn khơng làm thay đổi mơ hình 3D Ising với tương tác khoảng ngắn Kết gần với báo cáo xem trước hợp chất tương tự [12], [16] Đối với 5% Al thay cho Mn, số mũ tới hạn gần với mơ hình Mean-field Điều chứng tỏ tương tác khoảng dài chủ yếu hình thành mẫu La0.7Sr0.3Mn0.95Al0.05O3 4 Kết luận Từ kết đo từ, số liệu làm khớp kỹ thuật Modified Arrot Plot (MAP) phương pháp Kouvel-Fisher cho tham số mũ tới hạn mẫu La0.7Sr0.3MnO3 5% Al Ti thay thế cho Mn hợp chất Theo đó, giá trị tham số kỹ thuật phù hợp Từ giá trị tham số cận chuyển pha, mơ hình lý thuyết phù hợp cho tương tác từ vi mô bên vật liệu dự đốn Theo đó, mơ hình 3D Ising phù hợp với mẫu La0.7Sr0.3MnO3 Sự thay thế 5% Ti cho Mn không làm thay đổi mơ hình tương tác từ vi mơ Trong với 5% Al thay cho Mn, tương tác từ phù hợp với mơ hình trường trung bình Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ Quỹ Phát triển khoa học công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) đề tài mã số 103.02-2017.57 TÀI LIỆU THAM KHẢO/ REFERENCES [1] B Raveau, Y M Zhao, C Martin, M Hervieu, and A Maignan, “Mn-Site Doped CaMnO3: Creation of the CMR Effect,” J Solid State Chem, 149, pp 203-207, 2000 [2] K Ghosh, S B Ogale, R Ramesh, R L Greene, T Venkatesan, K M Gapchup, B.Ravi, and S I Patil, “Transition-element doping effects in La0.7Ca0.3MnO3,” Phys Rev B, 59, p 533, 1999 [3] L Pi, S Hebert, C Martin, A Maiga, and B Raveau, “Comparison of CaMn1xRuxO3 and CaMn 1-yMoyO3 perovskites,” Phys Rev B, 67, p 024430, 2003 [4] M B Salamon, and M Jaime, “The physics of manganites: Structure and transport,” Rev Mod Phys., 73, p 583, 2001 [5] R von Helmolt, J Wecker, B Holzapfel, L Schultz, and K Samwer, “Giant negative magnetoresistance in perovskitelike ferromagnetic films,” Phys Rev Lett., 71, p 2331, 1993 [6] T D Tran, V B Le, T L Phan, and S C Yu,“Room Temperature Magnetocaloric Effect in La Sr Mn- CoO3,” IEEE Transactions on Magnetics, 50(1), p 2500504, 2014 [7] H E Stanley, Introduction to Phase Transitions and Critical Phenomena Oxford University Press, London, 1971, pp 1-21 [8] J S Kouvel, and M E Fisher, “Detailed magnetic behavior of nickel near its Curie point,” Phys Rev., 136, p 1626, 1964 [9] P T Phong, L T T Ngan, L V Bau, P H (8)http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 108 [10] P T Phong, L T T Ngan, N V Dang, L H Nguyen, P H Nam, D M Thuy, N D Tuan, L V Bau, and I J Lee, "Griffiths-like phase, critical behavior near the paramagneticferromagnetic phase transition and magnetic entropy change of nanocrystalline La0.75Ca0.25MnO3," Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 449, pp 558-566, 2018 [11] P T Phong, N V Dang, L V Bau, N M An, and I J Lee, "L andau mean-field analysis and estimation of the spontaneous magnetization from magnetic entropy change in La0.7Sr0.3MnO3 and La0.7Sr0.3Mn0.95Ti0.05O3," Journal of Alloys and Compounds, 698, pp 451-459, 2017 [12] S M Zaidi, A Dhahri, E K Hlil, and J Dhahri, ”Behavior of the magnetocaloric effect and critical exponents in La0.67Sr0.33Mn1− xVxO3 manganite oxide,” Journal of Solid State Chemistry, 215, pp 193-200, 2014 [13] V B Le, M A Nguyen, and N H N Dao, "Influence of substitution Cu for Mn on critical parameters and magnetocaloric in the La0.7Sr0.3MnO3", Journal of Science and Technology, 52(3B), pp 159-165, 2014 [14] M Kumaresavanji, C T Sous, A Pires, A M Pereira, A M L Lopes, and J P Araujo, “Room temperature magnetocaloric effect and refrigerant capacitance in La0.7Sr0.3MnO3 nanotube arrays,” Applied Physics Letters, 105, pp 083110, 2014 [15] V B Le, “Influence of substitution some elements for Mn on electro-magnetic properties of perovskite (La,Sr)MnO3” Doctoral thesis for materials science – Institute of materials science, 2006 6
- Xem thêm -

Xem thêm: THAM SỐ TỚI HẠN TRONG CÁC PEROVSKITE La0.7Sr0.3Mn1-xMxO3 (x=0, 0.05; M=Al, Ti), THAM SỐ TỚI HẠN TRONG CÁC PEROVSKITE La0.7Sr0.3Mn1-xMxO3 (x=0, 0.05; M=Al, Ti)

Hình ảnh liên quan

Hình 1 trình bày sự phụ thuộc của từ độ vào nhiệt  độ  của  mẫu  La0.7 Sr0.3Mn1-xAlxO3  theo  chế độ  làm  lạnh  có  từ trường 0H=10G. - THAM SỐ TỚI HẠN TRONG CÁC PEROVSKITE  La0.7Sr0.3Mn1-xMxO3 (x=0, 0.05; M=Al, Ti)

Hình 1.

trình bày sự phụ thuộc của từ độ vào nhiệt độ của mẫu La0.7 Sr0.3Mn1-xAlxO3 theo chế độ làm lạnh có từ trường 0H=10G Xem tại trang 2 của tài liệu.
Từ đường biểu diễn M(H), các mô hình 3D Heisenberg (HS); Mô hình 3D Ising- (IS); mô hình Tricritical mean- field (TMF); mô hình trường trung bình (Mean-field - MF) sẽ được áp dụng để  xem xét mô hình tương tác từ trong các mẫu - THAM SỐ TỚI HẠN TRONG CÁC PEROVSKITE  La0.7Sr0.3Mn1-xMxO3 (x=0, 0.05; M=Al, Ti)

ng.

biểu diễn M(H), các mô hình 3D Heisenberg (HS); Mô hình 3D Ising- (IS); mô hình Tricritical mean- field (TMF); mô hình trường trung bình (Mean-field - MF) sẽ được áp dụng để xem xét mô hình tương tác từ trong các mẫu Xem tại trang 4 của tài liệu.